CN102431042B - 一种机器人摔倒保护机构 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种机器人摔倒保护机构，所述保护机构为安装于机器人手臂上的至少一缓冲器，所述缓冲器具有弹性元件用于缓冲和吸收冲击力。本发明的机器人摔倒保护机构，通过缓冲器中的弹性元件缓冲和吸收冲击力，能够有效的降低机器人摔倒或意外碰撞后受到的冲击，从而有效保护机器人的电机、电机驱动板和机械结构，降低损坏概率，减小碰撞造成的损失，减少研究中由意外碰撞造成维修带来的不便，节约了研究成本。本发明显著提高了机器人的寿命，降低了维修成本，并使仿人机器人的结构更加完善。

Description

一种机器人摔倒保护机构
技术领域
本发明涉及仿人机器人技术领域，尤其涉及一种机器人摔倒保护机构。
背景技术
小型仿人机器人是一种外形仿人体构造制造的机器人。小型仿人机器人是近几年来机器人领域研究的重点，主要涉及机械设计、运动控制、图像采集和处理、多智能体协调、无线通讯、电机拖动、机电一体化等，在竞赛、科研、工业等领域应用广泛。但随着应用范围的逐渐扩大，小型仿人机器人的缺点也逐渐暴露出来。近年来，国内很多高校和科研机构都在研究小型仿人机器人，研究方向基本集中在运动控制和视觉采集领域，对机器人的自我保护机构却少有涉及。
现有的小型仿人机器人主要是通过电机加减速器为运动部件提供动力，如果没有机械保护系统，机器人摔倒后会使已经上电自锁的电机（主要是手臂电机）受到强大的冲击力而损坏，严重时会烧坏驱动板，甚至造成机械结构变形并最终导致机器人报废。因此，缺少自我保护系统的机器人摔倒后，机器人部件很容易损坏。机器人电机或电路板或机械结构损坏后，维修麻烦，经济损失严重，这不仅增加了机器人的成本，也增加了研究过程中的繁琐性。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能对机器人进行有效保护的机器人摔倒保护机构，以解决上述现有技术存在的机器人缺少自我保护系统，摔倒后部件容易损坏，并导致后期维修繁琐和造成不必要的经济损失的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种机器人摔倒保护机构，所述保护机构为安装于机器人手臂上的至少一缓冲器，所述缓冲器具有弹性元件用于缓冲和吸收冲击力。
优选的，所述缓冲器包括固定座、滑动缓冲块和第一弹性件，所述固定座与机器人手臂固定连接，滑动缓冲块部分夹持于固定座中并沿固定座往复滑动，第一弹性件沿滑动方向设于固定座和滑动缓冲块之间，两端分别连接固定座和滑动缓冲块。
所述第一弹性件为弹簧。
优选的，所述缓冲器包括上连接块、下连接块和第二弹性件，所述上连接块与下连接块分别与机器人手臂固定连接，上连接块与下连接块枢接，第二弹性件置于上连接块与下连接块之间，两端分别连接上连接块和下连接块。
所述第二弹性件为弹簧或扭簧。
优选的，所述缓冲器为包覆在机器人手臂上的弹性材料。
优选的，所述缓冲器安装于机器人手臂的肩关节、肘关节、腕关节中的任一或多个；在安装多个缓冲器的状态下，安装于各关节的缓冲器相同或不同。
优选的，所述缓冲器成对安装于机器人手臂的肩关节和肘关节上，安装于肩关节和肘关节的缓冲器相同或不同。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的机器人摔倒保护机构，通过缓冲器中的弹性元件缓冲和吸收冲击力，能够有效的降低机器人摔倒或意外碰撞后受到的冲击，从而有效保护机器人的电机、电机驱动板和机械结构，降低损坏概率，减小碰撞造成的损失，减少研究中由意外碰撞造成维修带来的不便，节约了研究成本。本发明显著提高了机器人的寿命，降低了维修成本，并使仿人机器人的结构更加完善。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图；
图2为肩部缓冲器变形的结构示意图；
图3为肘部缓冲器变形的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明。
本发明的机器人摔倒保护机构，为安装于机器人手臂上的至少一缓冲器，该缓冲器具有弹性元件用于缓冲和吸收机器人受到的冲击力。
在具体实施方式中，该缓冲器具有多种实现形式：
如一，缓冲器包括固定座，滑动缓冲块和第一弹性件，固定座与机器人手臂固定连接，滑动缓冲块部分夹持于固定座中并沿固定座往复滑动，第一弹性件沿滑动方向设于固定座和滑动缓冲块之间，两端分别连接固定座和滑动缓冲块。该第一弹性件为弹簧。
如二，缓冲器包括上连接块、下连接块和第二弹性件，上连接块与下连接块分别与机器人手臂固定连接，上连接块与下连接块枢接，第二弹性件置于上连接块与下连接块之间，两端分别连接上连接块和下连接块。该第二弹性件为弹簧或扭簧。
如三，缓冲器为包覆在机器人手臂上的弹性材料，如海绵、弹性橡胶等。
具体来说，缓冲器可安装于机器人手臂的肩关节、肘关节、腕关节中的任一或多个；在安装多个缓冲器的状态下，安装于各关节的缓冲器可以相同或不同，根据摔倒或撞击时的受力方式选择合适的缓冲器。
优选的，缓冲器成对安装于机器人手臂的肩关节和肘关节上，安装于肩关节和肘关节的缓冲器可以相同或不同，根据摔倒或撞击时的受力方式选择合适的缓冲器。
图1为本发明的一优选实施例，机器人手臂包括顺序连动的肩关节1、大臂3、肘关节5、小臂6，本实施例中的机器人摔倒保护机构，包括分别安装于肩关节1和大臂3上的肩部缓冲器2和安装于肘关节5上的肘部缓冲器4，该肩部缓冲器2和肘部缓冲器4成对安装，并根据受力方向选择不同的实现方式，这样的组合可以将缓冲、保护特性发挥的更好。
肩部缓冲器2具体包括固定座21、滑动缓冲块22和弹簧23，固定座21通过螺钉24固定在肩关节1和大臂3上，滑动缓冲块22部分夹持于固定座21中，并可沿固定座21往复滑动，弹簧23沿滑动方向设置于固定座21和滑动缓冲块22之间，弹簧23的两端分别连接固定座21和滑动缓冲块22。如果机器人手臂在上扬状态下跌倒，那么机器人侧摔后，肩部缓冲器受力后开始变形，滑动缓冲块22先着地受力即压缩弹簧23，滑动缓冲块22插入固定座21中，此过程即利用弹簧缓冲和吸收机器人受到的冲击力，延长着地时间，减小了冲击力，保护了肩部电机，见图2。
肘部缓冲器4具体包括上连接块41、下连接块43和弹性件44，上连接块41、下连接块43分别固定连接在肘关节5上，上连接块41与下连接块43通过一销轴42枢接，弹性件44置于上连接块41与下连接块43之间，两端分别连接上连接块41和下连接块43。当机器人侧向摔倒后，肘部以下先着地，肘关节以下受侧向力，肘部缓冲器4开始变形，肘关节带动下连接块压缩弹性件44，使机器人手臂产生弯曲，增加了着地时间，此过程即利用弹性件缓冲和吸收机器人受到的冲击力，从而大大降低机器人所受到的冲击，使肘关节的电机得到保护，见图3。
本发明是基于弹性元件的缓冲特性设计的一种保护机构，适用安装于多自由度的小型仿人机器人手臂上。当机器人上电后，所有电机都处于自锁状态，此时如果机器人摔倒或受到撞击，只要手臂受到冲击力，缓冲器的弹性元件就会起作用， 本发明通过缓冲器中的弹性元件缓冲和吸收冲击力，能够有效的降低机器人摔倒或意外碰撞后受到的冲击，从而有效保护机器人的电机、电机驱动板和机械结构，降低损坏概率，减小碰撞造成的损失，减少研究中由意外碰撞造成维修带来的不便，节约了研究成本。本发明显著提高了机器人的寿命，降低了维修成本，并使仿人机器人的结构更加完善。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (3)

1.一种机器人摔倒保护机构，其特征在于，所述保护机构为安装于机器人手臂上的缓冲器，所述缓冲器具有弹性元件用于缓冲和吸收冲击力;
所述缓冲器包括：肩部缓冲器、肘部缓冲器；
所述肘部缓冲器包括上连接块、下连接块和第二弹性件，所述上连接块与下连接块分别与机器人手臂固定连接，上连接块与下连接块枢接，第二弹性件置于上连接块与下连接块之间，两端分别连接上连接块和下连接块；
所述肩部缓冲器包括固定座、滑动缓冲块和第一弹性件，所述固定座与机器人手臂固定连接，滑动缓冲块部分夹持于固定座中并沿固定座往复滑动，第一弹性件沿滑动方向设于固定座和滑动缓冲块之间，两端分别连接固定座和滑动缓冲块。
2.如权利要求1所述的机器人摔倒保护机构，其特征在于，所述第一弹性件为弹簧。
3.如权利要求1所述的机器人摔倒保护机构，其特征在于，所述第二弹性件为弹簧或扭簧。
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